Modelování emisí z dopravy

Transkript

1 ATELIER EKOLOGICKÝCH MODELU s. r. o. Modelování emisí z dopravy Aplikace nových metodik a další doporučené postupy Mgr. Jan Karel

2 Obsah prezentace 1. Aplikace aktuálních metodik pro zpřesnění výpočtů emisí z automobilové dopravy resuspenze částic (a na ně vázaných látek) z povrchu vozovky stanovení skladby vozového parku v konkrétním území zohlednění reálného provozu zejm. dieselových vozidel 2. Komplexní aktualizace programu MEFA seznámení se změnami 3. Emise z nesilničních vozidel a strojů

3 Resuspenze částic z povrchu vozovky

4 Předchozí metodika (do r. 2017) Obsažena v programu MEFA-13

5 Předchozí metodika (do r. 2017) Výpočetní postup: klíčovou roli hrají parametry sl a m, vycházející z hodnot doporučených EPA pro zadané intervaly intenzit dopravy:

6 Předchozí metodika Důvody stanoveného průběhu veličin: a) více zatížené ulice jsou lépe udržovány, mají lepší povrch, jsou vybaveny kanalizací, zpevněnými krajnicemi či chodníky, jsou pravidelně čištěny atd. b) projíždějící auta prach vyfoukají pryč z vozovky Nevýhody: neodpovídá reálné situaci komunikační sítě ČR výrazné nadhodnocení emisí u málo zatížených úseků problematické zejm. pro areálové komunikace, vjezdy do garáží apod. dle analýz imisního monitoringu též značné podhodnocení emisí u silně zatížených komunikací nezohledňuje vliv rychlosti jízdy Novější studie již umožňují přímé zohlednění stavu povrchu a dalších faktorů

7 Nová metodika (aktuálně platná) Není obsažena v programu MEFA-13 nutný samostatný výpočet

8 Nová metodika zachovává základní konstrukci výpočtu dle metodiky EPA (= dle předchozí metodiky MŽP) zaměřuje se na prověření a vhodnější vyjádření vlivu faktorů působících na velikost emise vychází z rešerše aktuálních evropských studií (zejm. Španělsko, Norsko, Švédsko, Švýcarsko, Německo), rozsáhlých prací DRI (USA) a podkladových studií metodiky EPA (USA) primární pozornost je věnována vyjádření vlivu povrchu nahrazení vazby k IAD reálným stavem vozovky a jeho oddělením od vlivu vyfoukání částic nově zahrnuje vliv rychlosti jízdy (vč. vlivu na množství částic na povrchu vozovky) vliv hmotnosti vozidel ponechán dle předchozí metodiky samostatné výpočetní postupy pro specifické případy vliv zemědělských a stavebních prací

9 Nová metodika Výsledný výpočetní vztah:

10 Nová metodika - komentář základní konstrukce shodná jako dosud, přidána funkce rychlosti f(s) a stavu povrchu p původně: E = (sl 0,91 L + sl 0,91 Z m) / 12 k (W 1,1) 1,02 (1 P/4N) nově:

11 Nová metodika komentář: vliv množství částic (sl) Funkční závislost hodnoty sl na intenzitě dopravy (bez vlivu povrchu vozovky) v zásadě platí shoda průběhu funkce s údaji EPA AP-42

12 Nová metodika komentář: vliv množství částic (sl) Vliv typu a kvality povrchu je vyjádřen transpozicí výchozí hodnoty parametr p odstraněna závislost na IAD

13 sl (g/m2) Nová metodika komentář: vliv množství částic (sl) výsledný průběh sl podle typu povrchu a intenzity dopravy 4 3,5 3 2,5 Asfalt - nový Asfalt - poškozený Beton - nový Beton - poškozený, Dlažba - nová Dlažba - poškozená Asfalt, beton silně poškozený 2 1,5 1 0, Počet vozidel / den

14 Množství částic sl stanovení parametru p Nový povrch Mírně poškozený povrch

15 Množství částic sl stanovení parametru p Poškozený povrch Silně poškozený povrch Dlažba

16 Nová metodika komentář: vliv rychlosti jízdy (s) lineární závislost emise na rychlosti strmost se určuje podle množství prachu (sl) a průměrné hmotnosti vozidel EF/EF km/h silnice: hmotnost vozidel:

17 Nová metodika komentář: vliv rychlosti jízdy (s) lineární závislost emise na rychlosti strmost se určuje podle množství prachu (sl) a průměrné hmotnosti vozidel EF/EF silnice 50 čisté (sl = 0.05 g.m -2 ) 50 prašné (sl = 2.00 g.m -2 ) 1 2 hmotnost vozidla (t) km/h

18 f(s) Nová metodika komentář: vliv zimních podmínek (w) lineární závislost množství prachu (sl) a průměrné rychlosti p=1 p=2 p=3 10 p=4 p=6 p= Rychlost (km/hod)

19 Nová metodika podíl BaP v PM 10 omezené množství relevantních dat naprostá většina současných studií obsahu PAH v silničním prachu pochází z Asie, výsledky měření jsou však výrazně odlišné (násobně až řádově vyšší) od hodnot získaných v Evropě obsah PAH v silničním prachu roste se snižující se velikostí částic, a to do určité velikosti (cca 2 µm) rovnoměrně, u nejmenších částic kolem 1 µm pak násobně až exponenciálně hmotnostní zastoupení benzo(a)pyrenu ve vzorku částic PM 10 je cca trojnásobné v porovnání s jeho zastoupením v celkovém prachu obsah PAH (resp. BaP) v prachu pravděpodobně závisí na intenzitě dopravy na komunikaci a podílu nákladních vozidel největší shoda: IAD W z citlivostní analýzy vyplynulo nutnost korekce u vyšších hodnot IAD

20 Nová metodika podíl BaP v PM 10 výsledná rovnice: pbap ( IAD W ) ( IAD W ) ( IAD W )

21 Upozornění modelování variant se změnou IAD hodnota sl se i nadále mění s intenzitou dopravy při modelování variant spojených se změnou IAD je vhodnější zachovat konstantní hodnotu sl pro všechny varianty nejprve se provede výpočet sl pro výchozí stav z mezikroku tohoto výpočtu se převezme hodnota sl pro jednotlivé liniové zdroje, tato hodnota se použije se pro všechny varianty

22 Stanovení skladby vozového parku

23 Skladba vozového parku je stanovena na základě dopravních průzkumů na vybraných komunikacích (záznam RZ a propojení na registr vozidel) do r omezený rozsah cca 15 profilů v rámci ČR + 10 profilů v Praze v roce 2015 zásadní rozšíření na 60 profilů (projekty TA ČR, ŘSD ČR, HMP, ATEM) v rámci projektu TA ČR řešen též podíl zahraničních vozidel na komunikacích a jejich skladba z hlediska emisních parametrů (nelze zjistit z dat registru ČR) na základě analýzy dat z mýtných bran a z evidence dopravních nehod

24 Skladba vozového parku

25 Skladba vozového parku výstup: Metodika pro určení dynamické skladby vozového parku na komunikacích v České republice (MŽP, 2016) obsahuje postupy pro stanovení skladby vozidel na libovolné komunikaci v ČR podle jejích parametrů (k roku 2015) podrobnější a mírně odlišná kategorizace komunikací složení podle druhu paliva respektuje rozdíly v emisních kategoriích zohlednění regionálních rozdílů u autobusů zohlednění podílu zahraničních vozidel Metodika též přenesena do SW aplikace (

26 Metodika pro určení dynamické skladby vozového parku

27 Metodika pro určení dynamické skladby vozového parku metodika dělí komunikace do 5 kategorií: Dálnice Ostatní hlavní silnice (I. třídy a významné silnice II. třídy) v extravilánu Praha Ostatní velká města (cca nad tis. obyv.) nutno znát počet obyvatel Ostatní úseky pro autobusovou dopravu používá regionální členění (mimo dálnice) po krajích pro vybrané tzv. tranzitní komunikace určuje individuálně podíl zahraničních vozidel s odlišnou emisní skladbou

28 Metodika pro určení dynamické skladby vozového parku příklad osobní automobily: Města:

29 Metodika pro určení dynamické skladby vozového parku příklad autobusy:

30 Metodika pro určení dynamické skladby vozového parku Osobní automobily (benzín) Těžká nákladní vozidla

31 Metodika pro určení dynamické skladby vozového parku Města osobní automobily 100% EURO 6 80% EURO 5 60% EURO 4 EURO 3 40% EURO 2 20% EURO 1 Před EURO 0% Praha Brno Ostrava Plzeň 100 tis. obyv. 70 tis. obyv. 50 tis. obyv. 40 tis. obyv. 30 tis. obyv. 20 tis. obyv. 10 tis. obyv.

32 Metodika pro určení voz. parku zahraniční automobily různé zastoupení na jednotlivých komunikacích, ale jednotná emisní skladba pouze pro tranzitní komunikace

33 Metodika pro určení dynamické skladby vozového parku Osobní automobily Nákladní vozidla a autobusy

34 Metodika pro určení voz. parku výsledný postup určit zda se jedná o tranzitní komunikaci určit skupinu komunikací v případě měst zadat velikost města (počet obyvatel) v případě autobusů zadat konkrétní data dle dominantního dopravce (zejm. u měst) nebo kraj na základě zadaných vstupních dat určit emisní skladbu vozidel registrovaných v ČR (u měst nutná úprava na 100 %) výslednou skladbu dopočítat na základě poměru aut registrovaných v ČR a v zahraničí + doporučení: zohlednit podíl vozidel neplnících stanovené emisní předpisy

35 Metodika pro určení voz. parku výsledný postup klíčovým krokem je správné zadání kategorie komunikace doporučení: - do skupiny Města řadit města takové velikosti, u nichž existuje významný podíl vnitroměstské dopravy (na úrovni řádově desítek procent), obvykle od tis. obyv. - na okrajích měst je často vhodnější použít skladbu vozového parku příslušného města i pro komunikace mimo jeho administrativní hranice - hlavní silnice = silnice I. třídy a dále nejvýznamnější silnice II. třídy (silně dopravně zatížené tahy nadregionálního nebo krajského významu) - u vícepruhových silnic pro motorová vozidla, u nichž zřetelně dominuje jejich dálniční charakter použít spíše skupinu Dálnice - naopak krátké úseky dálnic bez návaznosti na dálniční síť uvažovat jako hlavní silnice - možnost vytvoření vlastních přechodových kategorií prostým zprůměrováním

36 Emise v reálném provozu

37 Emise v reálném provozu na komunikacích cca od roku 2013 začaly být ve velké míře publikovány studie ukazující, že zejména dieselové automobily vykazují výrazně vyšší emise při skutečném provozu oproti emisním testům optimalizace vozidel pouze pro podmínky testů od r tzv. aféra dieselgate

38 Emise v reálném provozu na komunikacích emise NO x se u dieselových aut (OA, LN) od úrovně EURO 3 prakticky nesnižovaly, většina vozidel EURO 4-6 má emise na úrovni EURO 2-3 dalším problémem je kvalita filtrů částic určitý podíl vozidel má částečně nebo zcela nefunkční filtr částic (PM) u nákladních vozidel problém s údržbou a někdy i odpojováním SCR (NO x ) autobusy MHD při provozu v nízkých rychlostech s opakovaným volnoběhem se katalyzátor nezahřeje na potřebnou pracovní teplotu (NO x ) v současnosti probíhají v mnoha zemích studie, hodnotící emise přímo v provozu ČR rozsáhlý projekt MEDETOX (Vojtíšek, Topinka et al., )

39 Emise v reálném provozu na komunikacích na základě výsledků měření / analýz budou publikovány nové emisní faktory a bude provedena aktualizace modelů vč. MEFA přechodné řešení dle Metodiky pro hodnocení emisí zdravotně rizikových látek ze silniční dopravy a externích nákladů v důsledku jejich působení na lidské zdraví (MŽP, 2014): NO x : dieselové automobily úrovní EURO 4-6 počítat jako průměr EURO 2-3 (možnost stanovit určitý podíl, vyšší pro OA+LN, nulový nebo nízký pro TN) NO x : autobusy MHD úrovní EURO 3-6 počítat jako EURO 2 PM, BaP: část vozidel EURO 4-6 počítat jako průměr EURO 2-3 (cca 15 % OA+LN-diesel a 5 % TN) zohlednit podíl aut zcela nevyhovujících předpisům (viz metodika voz. parku) vhodné zejména u regionálních a celoměstských studií nevýhoda různé matice vozového parku pro různé látky

40 Aktualizace modelu MEFA-13

41 Plánovaná etapizace aktualizací modelu MEFA-13 Rok 2018 (/19): zapracování nové dynamiky vlivu rychlosti jízdy, plynulosti dopravy a sklonu komunikace na velikost emise (nový projekt TA ČR) zapracování nové metodiky pro resuspenzi prachových částic nové prognózní matice vozového parku a změna způsobu jejich zadávání úprava výpočtu na reálný provoz volitelné nastavení úprava výpočtu víceemisí ze studených startů úpravy uživatelského rozhraní Rok 2020 (/21): nové emisní faktory

42 Aktualizace modelu MEFA-13 rok 2018/19 Zcela přepracováno řešení vlivů rychlosti, plynulosti a sklonu na velikost emise: výstup projektu TA ČR Emisní procesor nové generace využívající nově dostupné zdroje dat dosavadní řešení: EF = k f1 f2... fn (ovlivňující faktory jsou na sobě nezávislé) nové řešení: interpolační model GAM, pracující se všemi vstupními proměnnými současně: s r, s t r, s t EF r, s, t exp,, rozsahy vstupních dat omezeny na situace, které mohou reálně nastat

43 Vlivy ovlivňujících faktorů na velikost emise příklad PM

44 Vlivy ovlivňujících faktorů na velikost emise příklad NO x

45 Vlivy ovlivňujících faktorů na velikost emise příklad HC

46 Vlivy ovlivňujících faktorů na velikost emise příklad PM

47 Aktualizace modelu MEFA-13 vstupní data Zapracování nových metodik si vyžádá podstatné změny u vstupních dat: plynulost je nově v rozsahu 1 5 (klasické stupně plynulosti provozu), a to v rozsahu 1 4 v krocích po 0,5, stupeň 5 samostatně rozsah hodnot rychlosti je omezen:

48 Aktualizace modelu MEFA-13 vstupní data resuspenze: nově se zadává typ/stav povrchu a délka zimního období, možnost použití shodné hodnoty sl pro variantní výpočty vozový park: nové kategorie, kraj, u měst počet obyvatel, volitelně vlastní vozový park se zadáním kódu typu vozového parku studené starty: nově možnost zadání doby stání a ujeté dráhy zvlášť pro každý úsek Rozdělení vstupních databází na části: intenzity dopravy vlastnosti komunikace a dopravního proudu (možnost použít pro více variant intenzit) studené starty (možnost použít pro více variant intenzit)

49 Aktualizace modelu MEFA-13 další úpravy Možnost volby výpočtu zvýšených emisí s ohledem na sníženou funkčnost katalyzátorů a filtrů, se zadáním podílu takto ovlivněných vozidel v jednotlivých kategoriích (předpoklad podíl se bude v čase snižovat) Možnost zachování konstantní hodnoty sl při variantních výpočtech podmínkou je shodná sestava úseků pro všechny varianty Možnost importu dat o vozovém parku z aplikace Vozový park Úpravy uživatelského rozhraní a další vylepšení (logy, chybové hlášky apod.) do možnost zasílání námětů na jares@atem.cz

50 Emise z nesilničních vozidel a strojů

51 Emise z nesilničních vozidel a strojů zdroje dat Emisní limity Nonroad Engines

52 Emise z nesilničních vozidel a strojů zdroje dat EMEP/EEA air pollutant emission inventory guidebook, kap. 1.A.4 Non road mobile machinery

53 Emise z nesilničních vozidel a strojů benzen a B[a]P Benzen: EMEP/EEA guidebook v kapitole Speciation uvádí složení VOC, nicméně jedná se o data z r pro sektor dopravy jako celek vhodnější je použití poměru benzen/voc pro analogická vozidla (obvykle NT) dle aktuálnějších dat Benzo[a]pyren EMEP/EEA guidebook uvádí emisní faktor (úrovně Tier 1) pro dieselové motory ve výši 30 µg/kg paliva nerozlišuje emisní normu, nicméně podkladem je studie z r. 2015, mělo by se tedy jednat o EF odpovídající novým zařízením s redukovanými emisemi PM (od Stage IIIB) Poznámka: obě látky mají imisní limit pouze pro roční průměr výpočet pro kratší intervaly (např. stavební činnost) se obvykle neprovádí

54 DĚKUJI ZA POZORNOST Mgr. Jan Karel ATEM Ateliér ekologických modelů, s.r.o. tel ,